KR20010006057A - Class D Amplifier With Reduced Clock Requirement And Related Methods - Google Patents

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KR20010006057A
KR20010006057A KR1019997009135A KR19997009135A KR20010006057A KR 20010006057 A KR20010006057 A KR 20010006057A KR 1019997009135 A KR1019997009135 A KR 1019997009135A KR 19997009135 A KR19997009135 A KR 19997009135A KR 20010006057 A KR20010006057 A KR 20010006057A
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스콧 티. 마이쿠엔
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Abstract

D급 증폭기는 펄스부호변조(PCM) 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하기 위한 분리회로; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하기 위한 PCM/PWM 변환기; 및 PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 상기 PCM/PWM 변환기로부터의 PWM 신호를 비례적으로 변경하기 위한 LSB 프로세서를 포함한다. PCM 입력신호는 N-1 비트 PCM 크기신호일 수도 있다. 상기 증폭기는 N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하기 위한 사인 및 크기 추출회로를 포함한다. 또한, 상기 D급 증폭기는 각각 극성과 온 시간을 제어하기 위해, 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 포함한다. PCM/PWM 변환기는 대칭 PCM/PWM 변환기; 트레일링 에지(trailing edge) PCM/PWM 변환기; 및 리딩 에지(leading edge) PCM/PWM 변환기 중 어느 하나일 수도 있다.A class D amplifier includes a separation circuit for separating a pulse code modulation (PCM) signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; A PCM / PWM converter for converting L MSB signals to PWM signals; And an LSB processor for proportionally changing the PWM signal from the PCM / PWM converter based on the K LSB signal to define a PWM output control signal. The PCM input signal may be an N-1 bit PCM magnitude signal. The amplifier includes a sine and magnitude extraction circuit for extracting a sine bit signal and an N-1 bit size signal from the N bit 2 complementary PCM input signal. In addition, the class D amplifier includes a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal, respectively, to control the polarity and the on time. PCM / PWM converters include symmetric PCM / PWM converters; Trailing edge PCM / PWM converter; And a leading edge PCM / PWM converter.

Description

줄어든 클럭요구를 갖는 디급 증폭기 및 관련방법{Class D Amplifier With Reduced Clock Requirement And Related Methods}Class D Amplifier With Reduced Clock Requirement And Related Methods

증폭기는 입력신호레벨을 소망하는 출력레벨까지 증가시키기 위한 많은 전자소자에 널리 이용된다. D급 증폭기는 온-오프 스위치로써 사용되는 능동소자를 포함하고, 출력전력의 변화는 펄스폭 변조로 달성된다. D급 증폭기는 라디오 방송 송신기 및 오디오 증폭기에 사용될 수도 있다. 예를 들어 전력 금속-산화물-전계효과트랜지스터(MOSFET)의 매우 높은 스위칭 효율로 인해, 상대적으로 콤팩트하고 성능좋은 회로에 고충실도의 신호를 발생시키는 D급 오디오 증폭기에서 사용할 수 있다.Amplifiers are widely used in many electronic devices to increase the input signal level to the desired output level. The class D amplifier includes an active element used as an on-off switch, and a change in output power is achieved by pulse width modulation. Class D amplifiers may be used in radio broadcast transmitters and audio amplifiers. For example, due to the very high switching efficiency of power metal-oxide-field effect transistors (MOSFETs), they can be used in Class-D audio amplifiers that produce high-fidelity signals in relatively compact, high-performance circuits.

통상의 디지털 입력 D급 증폭기(10)가 도 1에 도시된다. 증폭기(10)는 표준형의 입력신호를 수신하는 디지털 포맷 변환기(11)를 포함한다. 샘플 레이트 변환기(sample rate converter)(12)는 입력에 대한 디지털 포맷 변환기의 출력을 펄스부호변조(PCM)/PWM 변환기(13)로 변환한다. PCM/PWM 변환기(13)의 출력은 도시된 레벨시프터(14), 브리지, 그리고 궁극적으로 예를 들어 확성기와 같은 트랜스듀서(16)에 결합된다. 참조부호 17은 증폭기(10)에 대해 많은 가능한 궤환통로를 도시한다.A typical digital input Class D amplifier 10 is shown in FIG. The amplifier 10 includes a digital format converter 11 for receiving an input signal of a standard type. A sample rate converter 12 converts the output of the digital format converter for input to a pulse code modulation (PCM) / PWM converter 13. The output of the PCM / PWM converter 13 is coupled to the illustrated level shifter 14, the bridge, and ultimately the transducer 16, for example a loudspeaker. Reference numeral 17 shows a number of possible feedback paths for the amplifier 10.

불행하게도, 높은 리솔루션(resolution)의 PCM 신호를 대응하는 높은 리솔루션의 PWM 신호로 변환하는데 심각한 어려움이 생긴다. 이는 펄스폭이 증가함에 따라, 직류(dc) 내용이 1 대 1 관계로 증가하기 때문이다. 각 개별 펄스는 동기(x) 주파수 응답을 갖는다. 펄스반복수가 충분히 높다면, 저역통과필터는 근본적으로 각 펄스의 dc성분만을 통과시키고, dc값이 시간의 함수로써 변함에 따라 일 dc레벨에서 다른 dc레벨로의 전이를 수월하게 한다. 이 시스템이 샘플 시간 시스템이므로, 펄스폭은 도 2의 플롯 그래프에 도시한 바와 같이 시간으로 양자화되며, 여기서 P1-P5는 도시한 펄스이고 상부 플롯(18)은 펄스 리솔루션 클럭 에지를 도시한다. 이 PWM 폭 양자화는 dc 진폭 양자화로 직접 이동한다. 펄스 리솔루션 클럭(18)에 대한 실제의 한계가 있으며, 상기 클럭은 펄스폭 양자화를 한정한다. 이는 교대로 출력신호의 총 고조파 일그러짐(THD)을 제한하는 펄스폭 리솔루션에 고유한 제한을 한다.Unfortunately, serious difficulties arise in converting high resolution PCM signals into corresponding high resolution PWM signals. This is because the DC content increases in a one-to-one relationship as the pulse width increases. Each individual pulse has a synchronous (x) frequency response. If the pulse repetition number is high enough, the low pass filter essentially passes only the dc component of each pulse and facilitates the transition from one dc level to another as the dc value changes as a function of time. Since this system is a sample time system, the pulse width is quantized with time as shown in the plot graph of FIG. 2, where P1-P5 is the pulse shown and upper plot 18 shows the pulse resolution clock edge. This PWM width quantization goes directly to dc amplitude quantization. There is a practical limit to the pulse resolution clock 18, which limits the pulse width quantization. This in turn places inherent limitations on the pulse width resolution that limits the total harmonic distortion (THD) of the output signal.

예를 들어, 350KHz의 펄스반복을 가정하면, 이 반복수는 증폭기의 출력에 있는 저역통과필터가 낮은 리솔루션에 대해 높은 펄스 리솔루션 클럭을 금지시킬 정도로 높지 않은 반면 가까운 dc신호성분만을 통과시킨다는 작동 가정을 지지하기에 충분히 높다. 높은 리솔루션은 꽤 다르다. 예를 들어, PCM/PWM 변환을 통해 16비트의 정확도를 보존하는 것이 바람직하다면, 필요한 펄스 반복 클럭속도는 350KHz × 216또는 23GHz이다. 이렇게 높이 소요되는 클럭속도는 비실용적이다.For example, assuming 350KHz pulse repetition, this iteration is such that the lowpass filter at the amplifier's output is not high enough to prohibit high pulse resolution clocks for low resolution, while only passing close dc signal components. High enough to support the family. The high resolution is quite different. For example, if it is desirable to preserve 16 bits of accuracy via PCM / PWM conversion, the required pulse repetition clock rate is 350 KHz × 2 16 or 23 GHz. This high clock speed is impractical.

이런 어려움을 극복하기 위한 종래기술의 접근은 도 3에 도시된 바와 같은 회로(20)의 PCM/PWM 변환기(13)의 프로세싱 체인 업스트림에 노이즈 셰이퍼(noise shaper) 또는 필터(21)를 추가하는 것이다. 노이즈 셰이퍼(21)는 PCM신호의 소요 리솔루션을 감소시키므로, 후속 PWM신호의 소요 시간 리솔루션을 감소시킨다. 노이즈 셰이퍼(21)는 궁극적으로 저지된 높은 주파수를 향해 양자화 노이즈를 가중함으로써 이를 수행하고, 낮은 리솔루션의 PCM/PWM 변환기(13)를 통해 중요한 신호를 디더링 하도록(dithering) 높은 주파수의 노이즈를 사용한다. 입력신호는 N비트의 리솔루션을 갖고 출력신호는 M비트의 리솔루션을 가지며, 여기서 N은 M보다 크다. 노이즈를 셰이핑하기 위한 노이즈 셰이퍼(21)의 능력은 인접한 입력 샘플이 매우 상관되어 있다는 사실에 기초한다. 이 상관관계는 샘플 레이트 변환 블록(12)의 이전 보간에 의해 지지된다.The prior art approach to overcome this difficulty is to add a noise shaper or filter 21 upstream of the processing chain of the PCM / PWM converter 13 of the circuit 20 as shown in FIG. 3. . Since the noise shaper 21 reduces the required resolution of the PCM signal, it reduces the time resolution of the subsequent PWM signal. The noise shaper 21 does this by ultimately weighting the quantization noise towards the high frequency that is blocked, and uses high frequency noise to dither important signals through a low resolution PCM / PWM converter 13. do. The input signal has N bits of resolution and the output signal has M bits of resolution, where N is greater than M. The ability of the noise shaper 21 to shape noise is based on the fact that adjacent input samples are highly correlated. This correlation is supported by previous interpolation of the sample rate conversion block 12.

출력신호 대 노이즈 비(SNR)는 입력신호의 오버샘플링 정도를 증가시키거나 노이즈 셰이핑 필터(21)의 차수를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 불행하게도, 오버샘플링 정도를 증가시키는 것은 전체 시스템 복잡성을 급격히 증가시키고, 반면 노이즈 셰이핑 필터의 차수를 3을 초과해 증가시키는 것은 적절한 오버샘플링 속도의 성능 개선을 저하시킨다. 증가된 시스템 복잡성의 한 원인은 보간 필터 복잡성이 증가되어야만 하기 때문에 생긴다.The output signal-to-noise ratio (SNR) can be increased by increasing the oversampling degree of the input signal or by increasing the order of the noise shaping filter 21. Unfortunately, increasing the degree of oversampling drastically increases the overall system complexity, while increasing the order of the noise shaping filter by more than 3 degrades the performance improvement at an appropriate oversampling rate. One cause of the increased system complexity is that interpolation filter complexity must be increased.

또 다른 어려움은 오버샘플링을 증가시키는 것이 PWM 반복수를 증가시키기 때문에 생긴다. 따라서, 동일한 펄스 리솔루션 클럭 속도를 유지하기 위해, 일 이하의 비트는 샘플링 속도가 증가되는 두 인자 중 각 인자에 대해 양자화기에서 허용된다. 이는 3차 노이즈 셰이핑 필터에 대해, 약 1.6비트의 네트 노이즈 바닥 이득이 샘플링 속도가 증가되는 두 인자 중 각 인자에 대해 실현되고, 이상적인 보간을 가정한다는 것을 의미할 수도 있다.Another difficulty arises because increasing oversampling increases the number of PWM iterations. Thus, to maintain the same pulse resolution clock rate, less than one bit is allowed in the quantizer for each of the two factors where the sampling rate is increased. This may mean that for a third-order noise shaping filter, a net noise floor gain of about 1.6 bits is realized for each of the two factors at which the sampling rate is increased and assumes ideal interpolation.

그러나, 종래 노이즈 셰이핑 필터(21)가 갖는 또 다른 어려움은 필요한 PWM 타이머 리솔루션을 감소시키기 위하여 PCM/PWM 변환기(13)를 통해 수행되어야 하는 디더링 노이즈(dithering noise)에 기초한다. 이 디더링은 저역통과필터(22)로 나중에 제거될 수도 있다. 그러나, 디더링으로부터 생기는 음질에 지각할 수 있는 영향이 있을 수도 있다.However, another difficulty with conventional noise shaping filter 21 is based on dithering noise that must be performed through PCM / PWM converter 13 to reduce the required PWM timer resolution. This dithering may later be removed with the low pass filter 22. However, there may be a perceptible impact on sound quality resulting from dithering.

본 발명은 전자회로 및 소자, 특히 D급 증폭기 및 관련 방법에 관한 것이다.The present invention relates to electronic circuits and devices, in particular class D amplifiers and related methods.

도 1은 종래기술에 따른 D급 증폭기의 개략적인 블록다이어그램.1 is a schematic block diagram of a class-D amplifier according to the prior art.

도 2는 도 1의 종래기술의 D급 증폭기에 대한 PWM 펄스 및 펄스 리솔루션 클럭신호의 플롯도.FIG. 2 is a plot of PWM pulse and pulse resolution clock signal for the class D amplifier of the prior art of FIG.

도 3은 종래기술에 따른 노이즈 셰이퍼를 포함하는 D급 증폭기의 개략적인 블록다이어그램.3 is a schematic block diagram of a class-D amplifier including a noise shaper according to the prior art.

도 4는 본 발명에 따른 D급 증폭기의 일 실시예의 개략적인 블록다이어그램.4 is a schematic block diagram of an embodiment of a class D amplifier according to the present invention;

도 5는 도 4에 도시한 본 발명의 실시예에 의해 발생된 신호의 타이밍 다이어그램.5 is a timing diagram of a signal generated by the embodiment of the present invention shown in FIG.

도 6은 본 발명에 따른 D급 증폭기의 또 다른 실시예의 개략적인 블록다이어그램.6 is a schematic block diagram of another embodiment of a class D amplifier according to the present invention;

도 7은 도 6에 도시한 본 발명의 실시예에 의해 발생된 신호의 타이밍 다이어그램.7 is a timing diagram of a signal generated by the embodiment of the present invention shown in FIG.

도 8은 도 6에 도시한 본 발명의 실시예의 변형에 의해 발생된 신호의 타이밍 다이어그램.8 is a timing diagram of a signal generated by the modification of the embodiment of the present invention shown in FIG.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10: 증폭기 20: 회로 30,30': D급 증폭기10: amplifier 20: circuit 30,30 ': class D amplifier

본 발명은The present invention

N비트 2의 보수 펄스부호변조(PCM) 입력신호를 수신하기 위한 입력수단;Input means for receiving an N-bit two's complement pulse code modulation (PCM) input signal;

N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하기 위한 사인 및 크기 추출수단;Sine and magnitude extracting means for extracting a sine bit signal and an N-1 bit magnitude signal from the N bit 2's complement PCM input signal;

N-1 비트 크기 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하기 위한 분리수단;Separating means for separating the N-1 bit size signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal;

L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하기 위한 PCM/PWM 변환기;A PCM / PWM converter for converting L MSB signals to PWM signals;

PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 상기 PCM/PWM 변환기로부터의 PWM 신호를 비례적으로 변경하기 위한 LSB 처리수단; 및LSB processing means for proportionally changing the PWM signal from the PCM / PWM converter based on the K LSB signal to define a PWM output control signal; And

추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 포함하는 D급 증폭기를 포함한다.And a class D amplifier including a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal.

본 발명의 목적은The object of the present invention is

펄스부호변조(PCM) 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하기 위한 분리수단;Separating means for separating the pulse code modulation (PCM) signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal;

L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하기 위한 PCM/PWM 변환기; 및A PCM / PWM converter for converting L MSB signals to PWM signals; And

PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 상기 PCM/PWM 변환기로부터의 PWM 신호를 비례적으로 변경하기 위한 LSB 처리수단을 포함하는 D급 증폭기와 노이즈 셰이핑 회로에 대해 감소 또는 제거된 요구사항을 갖는 관련 방법을 제공하는데 있다. 특히, PCM 입력신호는 N-1 비트 PCM 크기신호일 수도 있다. 따라서, 상기 증폭기는 N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하기 위한 사인 및 크기 추출수단을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 D급 증폭기는 각각 극성과 온(on) 시간을 제어하기 위해, 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 포함할 수도 있다.Reduced or eliminated requirements for class D amplifiers and noise shaping circuits including LSB processing means for proportionally changing the PWM signal from the PCM / PWM converter based on the K LSB signal to define a PWM output control signal. It is to provide a related method having a matter. In particular, the PCM input signal may be an N-1 bit PCM magnitude signal. Accordingly, the amplifier preferably further includes sine and magnitude extraction means for extracting a sine bit signal and an N-1 bit magnitude signal from the N bit 2 complementary PCM input signal. In addition, the class D amplifier may include a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal, respectively, to control the polarity and the on time.

PCM/PWM 변환기는 대칭 PCM/PWM 변환기; 트레일링 에지(trailing edge) PCM/PWM 변환기; 및 리딩 에지(leading edge) PCM/PWM 변환기 중 어느 하나일 수도 있다. 따라서, LSB 처리수단은 PCM/PWM 변환기의 각각의 유형과 협동하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하다.PCM / PWM converters include symmetric PCM / PWM converters; Trailing edge PCM / PWM converter; And a leading edge PCM / PWM converter. Thus, the LSB processing means preferably includes means for cooperating with each type of PCM / PWM converter.

LSB 처리수단은 톱니파신호를 발생시키기 위한 톱니파발생기; K LSB 크기신호와 관련된 신호를 아날로그신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환기(DAC); 및 톱니파신호와 아날로그신호의 비교에 기초하여 임계신호를 발생시키기 위한 비교기를 포함할 수도 있다. LSB 처리수단은 임계신호와 PWM 신호에 기초하여 PWM 제어신호를 발생시키기 위한 논리수단을 추가로 포함할 수도 있다. 또한, 상기 증폭기는 톱니파발생기에 접속된 기준클럭; 및 동기변환을 위해 톱니파발생기와 PCM/PWM 변환기 사이에 작동적으로 접속되는 클럭추출수단을 추가로 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 펄스부호변조(PCM) 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하는 단계; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하는 단계; 및 PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 PWM 신호를 비례적으로 변경하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 PCM 입력신호는 N-1 비트 PCM 크기신호이고; N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하는 단계를 추가로 포함하고, 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 작동시키는 단계를 포함하는 D급 증폭기를 작동시키기 위한 방법을 포함한다.LSB processing means includes a sawtooth generator for generating a sawtooth wave signal; A digital-to-analog converter (DAC) for converting a signal associated with a K LSB magnitude signal into an analog signal; And a comparator for generating a threshold signal based on the comparison of the sawtooth signal with the analog signal. The LSB processing means may further include logic means for generating a PWM control signal based on the threshold signal and the PWM signal. The amplifier also includes a reference clock connected to the sawtooth generator; And clock extraction means operatively connected between the sawtooth generator and the PCM / PWM converter for synchronous conversion. In addition, the present invention comprises the steps of separating a pulse code modulation (PCM) signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; Converting the L MSB signal to a PWM signal; And proportionally changing the PWM signal based on the K LSB signal to define the PWM output control signal, wherein the PCM input signal is an N-1 bit PCM magnitude signal; And extracting a sine bit signal and an N-1 bit size signal from the N bit 2's complement PCM input signal, and operating a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal. It includes a method for operating a class D amplifier.

본 발명의 방법은 D급 증폭기를 작동시키기 위한 것이다. 이 방법은 펄스부호변조(PCM) 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하는 단계; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하는 단계; 및 PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 PWM 신호를 비례적으로 변경하는 단계를 포함한다. 이 PCM 입력신호는 N-1 비트 PCM 크기신호일 수도 있다. 따라서, 이 방법은 N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하는 단계 및; 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.The method of the present invention is for operating a class D amplifier. The method includes separating a pulse code modulation (PCM) signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; Converting the L MSB signal to a PWM signal; And proportionally changing the PWM signal based on the K LSB signal to define the PWM output control signal. This PCM input signal may be an N-1 bit PCM magnitude signal. Thus, the method comprises the steps of: extracting a sine bit signal and an N-1 bit magnitude signal from the N bit 2 complementary PCM input signal; The method may further include operating a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal.

본 발명을 예로써 수반하는 도면을 참조하여 이제 기술하겠다.The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings by way of example.

전체에 걸쳐서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.Like numbers refer to like elements throughout.

도 4 및 5를 참조하면, D급 증폭기(30)의 제1실시예는 도시된 실시예에서 N비트 2의 보수 PCM 신호를 발생시키기 위한 입력수단(32)을 포함한다. 또한 본 발명은 2의 보수 입력과 다르게 예측한다. 또한 D급 증폭기(30)의 제1실시예는 도시할 목적으로 대칭 변조에 대해 구성된다.4 and 5, the first embodiment of the class D amplifier 30 includes an input means 32 for generating the N-bit 2 complementary PCM signal in the illustrated embodiment. The present invention also predicts differently from the two's complement input. The first embodiment of the class D amplifier 30 is also configured for symmetric modulation for the purpose of illustration.

N비트 PCM 입력신호는 우선 사인비트신호를 발생하는 사인 및 크기 추출회로(34)에 의해 도시적으로 처리되고, 또한 N-1비트 크기신호도 당해분야에 숙련된 사람들에 의해 용이하게 이해될 것이다. 사인 및 크기 추출회로(34)로부터의 다운스트림에서, 분리수단(35)은 N-1 비트 PCM 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하기 위해 제공된다. 사인비트신호는 스위치 구동장치(45)에 공급되며, 여기서 최종 PWM 신호간격은 적절하게 포맷된다. L과 K의 크기는 2워드에 작용하기 위해 사용된 회로의 복잡성 사이의 트레이드오프에 기초하여 결정된다.The N-bit PCM input signal is first processed urbanly by a sine and magnitude extraction circuit 34 that generates a sinusoidal bit signal, and the N-1 bit magnitude signal will also be readily understood by those skilled in the art. . Downstream from the sine and magnitude extraction circuit 34, separation means 35 are provided for separating the N-1 bit PCM signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal. The sine bit signal is supplied to the switch driver 45, where the final PWM signal interval is properly formatted. The magnitude of L and K is determined based on the tradeoff between the complexity of the circuit used to act on two words.

또한 D급 증폭기(30)는 L MSB 신호를 변환하기 위한, 개략적으로 도시된 PCM/PWM 변환기(37)를 포함한다. PCM/PWM 변환기(37)는 펄스 리솔루션 클럭에 의해 클럭된 L 의존값에 사용되고 미리 설정된 PWM의 유형에 의존하는 하나 이상의 카운터를 포함할 수도 있다. 이 카운터는 L과 펄스반복수에 의존하는 소정의 시간으로 변조펄스를 턴온 또는 턴오프한다. 이 실시예에서, PCM/PWM 변환기(37)의 카운터는 K LSB 워드 또는 신호를 처리하는데 사용되는 톱니파발생기(42)로 동기된 클럭신호에 의해 구동된다. PCM/PWM 변환기(37)는 PWM 신호를 발생시킨다.Class D amplifier 30 also includes a PCM / PWM converter 37 schematically shown for converting the L MSB signal. The PCM / PWM converter 37 may include one or more counters that are used for the L dependent value clocked by the pulse resolution clock and depend on the type of preset PWM. This counter turns the modulation pulses on or off at a predetermined time depending on L and the number of pulse repetitions. In this embodiment, the counter of the PCM / PWM converter 37 is driven by a clock signal synchronized with the sawtooth generator 42 used to process the K LSB word or signal. The PCM / PWM converter 37 generates a PWM signal.

또한 증폭기(30)는 스위치 구동장치(45)에 입력된 PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 상기 PCM/PWM 변환기(37)로부터의 PWM 신호를 비례적으로 변경하기 위한 LSB 처리수단을 포함한다. 스위치 구동장치(45)는 스위치 구동장치에 대해 각각 극성과 온 시간을 제어하기 위해, 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응한다. 스위치 구동장치(45)는 개략적으로 도시한 파워 스위치(47)에 결합될 수도 있고, 차례로, 이 파워스위치는 도시한 오디오 스피커(48)와 같은 트랜스듀서에 결합될 수도 있다.In addition, the amplifier 30 processes LSB to proportionally change the PWM signal from the PCM / PWM converter 37 based on the K LSB signal to limit the PWM output control signal input to the switch driver 45. Means; The switch driver 45 responds to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal to control the polarity and the on time for the switch driver, respectively. The switch drive 45 may be coupled to the power switch 47 shown schematically, which in turn may be coupled to a transducer, such as the audio speaker 48 shown.

PCM/PWM 변환기는 대칭 PCM/PWM 변환기; 트레일링 에지(trailing edge) PCM/PWM 변환기; 및 리딩 에지(leading edge) PCM/PWM 변환기 중 어느 하나일 수도 있다. 따라서, LSB 처리수단은 PCM/PWM 변환기의 각각의 유형과 협동하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하다. D급 증폭기(30)에 대해, PCM/PWM 변환기(37)는 대칭 변환기이다.PCM / PWM converters include symmetric PCM / PWM converters; Trailing edge PCM / PWM converter; And a leading edge PCM / PWM converter. Thus, the LSB processing means preferably includes means for cooperating with each type of PCM / PWM converter. For the class D amplifier 30, the PCM / PWM converter 37 is a symmetrical converter.

LSB 처리수단은 톱니파신호를 발생시키기 위한 톱니파발생기(42); K LSB 크기신호와 관련된 신호를 아날로그신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환기(DAC)(43); 및 톱니파신호와 아날로그신호의 비교에 기초하여 임계신호를 발생시키기 위한 비교기(44)를 포함할 수도 있다. LSB 처리수단은 임계신호와 PWM 신호에 기초하여 PWM 제어신호를 발생시키기 위한 논리수단을 추가로 포함할 수도 있다. 또한, 상기 D급 증폭기(30)는 톱니파발생기(42)에 접속된 도시한 기준클럭(52); 및 동기변환을 위해 톱니파발생기와 PCM/PWM 변환기(37) 사이에 작동적으로 접속되는 클럭추출수단(53)을 추가로 포함한다.LSB processing means includes a sawtooth generator 42 for generating a sawtooth wave signal; A digital-to-analog converter (DAC) 43 for converting a signal associated with a K LSB magnitude signal into an analog signal; And a comparator 44 for generating a threshold signal based on the comparison of the sawtooth signal with the analog signal. The LSB processing means may further include logic means for generating a PWM control signal based on the threshold signal and the PWM signal. In addition, the class D amplifier 30 includes a reference clock 52 shown connected to the sawtooth generator 42; And clock extraction means 53 operatively connected between the sawtooth generator and the PCM / PWM converter 37 for synchronous conversion.

대칭 PWM의 도시한 실시예에 대해, LSB 처리결과는 MSB 처리로 생긴 펄스의 시작 전에 일 클럭에지가 이네이블되고, MSB 처리로 펄스가 턴오프한 후 일 클럭에지는 디스에이블된다. 이는 도 5의 블록(61,62)으로 도시된다. 또한 이 도면은 톱니파발생기(42)에 생긴 톱니파(67)를 도시한다. 예를 들어, 모든 MSB 크기비트가 0이면, LSB 처리회로는 2 클럭주기에 대해서만 이네이블된다.For the illustrated embodiment of symmetric PWM, the LSB processing result is enabled one clock edge before the start of the pulse resulting from the MSB process, and one clock edge is disabled after the pulse is turned off by the MSB process. This is illustrated by blocks 61 and 62 in FIG. This figure also shows the sawtooth wave 67 generated in the sawtooth generator 42. For example, if all MSB size bits are zero, the LSB processing circuitry is enabled for only two clock cycles.

N-1 PCM 신호의 K LSB 신호는 아날로그 임계회로를 구동하는데 사용되며, 상기 아날로그 임계회로는 PCM/PWM 변환기(37) 생성 펄스의 시작 또는 끝의 직전 또는 직후에 펄스 리솔루션 클럭시간으로 PWM 펄스를 턴온 및 턴오프하는데 사용된다. 실제 온 및 오프 시간은 LSB PCM 값에 직접 비례하고, 당해분야에 숙련된 사람들은 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 사인비트, MSB 및 LSB 신호처리체인의 결합으로 정확한 N비트 PCM/PWM 변환을 제공하게 된다.The K LSB signal of the N-1 PCM signal is used to drive the analog threshold circuit, which is a PWM pulse with a pulse resolution clock time immediately before or after the start or end of the PCM / PWM converter 37 generation pulse. It is used to turn on and off. The actual on and off time is directly proportional to the LSB PCM value and will be readily understood by those skilled in the art. Thus, the combination of sine bit, MSB and LSB signal processing chains provides accurate N bit PCM / PWM conversion.

D급 증폭기(30)는 다음 예를 참조하여 이해하게 된다. 177ns의 부동작시간(dead time)을 갖는 352.8 KHz의 펄스반복수를 가정하면(펄스반복주기의 1/16), 최대펄스지속시간은 15/16×1/352.8KHz = 2.657㎲이다. 또한, L을 7비트로 선택한다고 가정하면, 펄스 리솔루션 클럭 주파수는 48.16896MHz이고, 클럭주기는 20.76ns이다. 소망하는 펄스폭을 238.74ns 또는 11.5 클럭주기로 가정하고, 이 펄스가 네거티브라고 가정한다. 입력 2진값은 1111010010000000 이다. 전술한 바와 같이, 사인비트는 스트립 오프되어 스위치 구동장치(45)에 보내진다. 따라서, 펄스출력이 오프될 때, D급 증폭기의 출력은 0볼트가 될 것이고, 펄스출력이 턴온될 때, D급 증폭기의 출력은 V 볼트가 될 것이다. 사인추출회로(34)는 입력크기를 받아들이고, 0001011을 PCM/PWM 변환기(37)에, 10000000을 분주기(65)에 보낸다.Class D amplifier 30 will be understood with reference to the following example. Assuming a pulse repetition number of 352.8 KHz with a dead time of 177 ns (1/16 of a pulse repetition period), the maximum pulse duration is 15/16 × 1 / 352.8 KHz = 2.657 ㎲. In addition, assuming that L is selected as 7 bits, the pulse resolution clock frequency is 48.16896 MHz and the clock period is 20.76 ns. Assume the desired pulse width is 238.74ns or 11.5 clock periods, and assume that this pulse is negative. The input binary value is 1111010010000000. As described above, the sine bit is stripped off and sent to the switch drive 45. Thus, when the pulse output is off, the output of the class D amplifier will be zero volts, and when the pulse output is turned on, the output of the class D amplifier will be V volts. The sine extraction circuit 34 accepts the input size and sends 0001011 to the PCM / PWM converter 37 and 10000000 to the divider 65.

LSB에 의해 제공된 펄스폭은 리딩 펄스에지와 트레일링 펄스에지 사이에서 동일하게 분할될 필요가 있으므로, 분주기(65)는 대칭 PWM에 사용된다. 이 분할은 단지 개략적인 것으로 생각할 수 있고, 임계 스케일링에 의해 실행될 수도 있다.Since the pulse width provided by the LSB needs to be equally divided between the leading and trailing pulse edges, the divider 65 is used for symmetrical PWM. This division may be considered merely schematic and may be performed by threshold scaling.

PCM/PWM 변환기(37)는 도 5의 수직마크(66)로 표시한 것처럼 11 클럭계수 동안 하나의 펄스를 턴온한다. 또한 도 5에 도시한 것처럼, LSB 처리의 임무는 이 방법의 3/4 출력을 제1 이네이블 클럭주기로 발생시키고, 이 방법의 1/4 출력을 마지막 이네이블 클럭으로 턴오프한다.The PCM / PWM converter 37 turns on one pulse for 11 clock coefficients, as indicated by the vertical mark 66 in FIG. Also, as shown in Fig. 5, the task of LSB processing generates 3/4 outputs of the method in the first enable clock period, and turns 1/4 outputs of the method off to the last enable clock.

이 예에 사용된 톱니파(67)는 리딩 에지에 상승한다. 아날로그 비교기(44)가 K비트 PCM 신호의 변환버전을 톱니파와 비교하고, PCM 값이 작으면 작을수록 비교기가 더 일찍 트리거해야 하므로, K비트 디지털 워드는 회로(71)에 의한 제1의 2의 보수이다. 2의 보수 출력은 리딩 에지 이네이블 주기 동안만 사용된다. 모든 K비트가 0으로 동일한 특별한 경우 때문에, 2의 보수 수행 신호는 도시한 인버터(73) 및 AND 게이트(74)를 통해 비교기(44)의 출력을 디스에이블시키는데 사용된다. 다시 말해, 0의 K비트 값이 수신되면, LSB 처리회로는 작동하지 말아야 한다. 그러나, 0의 K비트 2의 보수값은 0이고, 이 회로는 클럭신호사이클의 초기에 트리거하므로, 디스에이블신호가 필요하다.The sawtooth wave 67 used in this example rises to the leading edge. The K-bit digital word is the first two by the circuit 71 because the analog comparator 44 compares the converted version of the K-bit PCM signal with the sawtooth wave, and the smaller the PCM value, the earlier the comparator should trigger. It's conservative. The two's complement output is used only during the leading edge enable period. Because of the special case where all K bits are equal to zero, the two's complement performance signal is used to disable the output of comparator 44 through the inverter 73 and AND gate 74 shown. In other words, if a K-bit value of zero is received, the LSB processing circuit should not operate. However, since the complement value of K bit 2 of 0 is 0, and this circuit triggers at the beginning of the clock signal cycle, a disable signal is required.

트레일링 에지 이네이블 주기 동안, 비교기(44)의 출력은 반전되어 톱니파(67) 상의 리딩 에지 상승을 보상한다. 도 5는 LSB 처리회로가 출력펄스의 트레일링부를 이네이블할 필요가 있을 때의 주기 동안, 톱니파(67)가 비교기의 임계값 이하인 것을 기술하고 있다. 또한 이는 LSB가 0과 같을 때의 경우에 대해 설명한다. 물론, 2의 보수 회로(71)의 출력은 이네이블(보수)되든 디스에이블(통과)되든 PCM 신호가 아날로그 포맷으로 변환되는 낮은 리솔루션 DAC(43)에 전달된다. DAC(43)의 출력은 출력신호를 매끄럽게 하기 위해 약간의 필터링을 요구할 수도 있다. 출력필터가 신호재건에 사용되지 않는 것처럼, 하지만 신호 정확도에 대해, 출력필터는 전형적인 DAC 안티-이미징 필터와 동일한 구속력을 갖지 않는다.During the trailing edge enable period, the output of comparator 44 is inverted to compensate for leading edge rise on sawtooth wave 67. FIG. 5 describes that the sawtooth wave 67 is below the comparator threshold during the period when the LSB processing circuit needs to enable the trailing portion of the output pulse. It also describes the case when the LSB is equal to zero. Of course, the output of the two's complement circuit 71 is passed to the low resolution DAC 43, where the PCM signal is converted to analog format, whether enabled (repaired) or disabled (passed). The output of the DAC 43 may require some filtering to smooth the output signal. Just as an output filter is not used for signal reconstruction, but for signal accuracy, the output filter does not have the same binding force as a typical DAC anti-imaging filter.

아날로그 신호는 비교기(44)에 공급되고, 도시한 이 실시예의 선형으로 증가하는 파형(67)에 비교된다. 일 입력이 다른 신호보다 크거나 이와 동일할 때, 출력신호가 생긴다. PCM/PWM 변환기(37)로부터의 리딩 에지 이네이블 신호도 또한 도시한 인버터(82)를 통해 배타적 OR 게이트(81)에 결합된다. 또한, 배타적 OR 게이트(81)는 입력으로써 비교기(44)의 출력을 수신한다.The analog signal is supplied to the comparator 44 and compared to the linearly increasing waveform 67 of this embodiment shown. When one input is greater than or equal to another signal, an output signal is produced. The leading edge enable signal from the PCM / PWM converter 37 is also coupled to the exclusive OR gate 81 through the inverter 82 shown. The exclusive OR gate 81 also receives the output of the comparator 44 as an input.

여기에 기술된 DAC(43), 비교기(44), 및 톱니파발생기(42)의 결합은 시간 기준(time reference)으로부터 지연된 출력신호를 발생시키는 임의의 장치/회로로 교체될 수 있으며, 여기서 이 지연은 입력 디지털 값에 선형으로 비례한다.The combination of DAC 43, comparator 44, and sawtooth generator 42 described herein can be replaced with any device / circuit that generates a delayed output signal from a time reference, where this delay Is linearly proportional to the input digital value.

일단 비교기(44)의 출력이 전술한 이네이블링 신호로 게이트제어되면, 도시한 OR 게이트(77)에서 PCM/PWM 변환기(37)의 출력과 OR 되고, 소망하는 최종 펄스폭을 형성한다. OR 게이트(77)에 대해 두개의 입력신호가 클럭추출회로(53)로 동기되었다고 가정하자. 스위치 구동장치(45)는 PWM 신호를 실제 파워스위치(47)와 호환가능한 포맷으로 변형한다. 파워스위치(47)는 도시한 저역통과필터(49)를 통해 도시한 확성기(48)와 같은 트랜스듀서에 결합될 수도 있다.Once the output of comparator 44 is gated with the above enabling signal, it is ORed with the output of PCM / PWM converter 37 at OR gate 77 shown to form the desired final pulse width. Assume that two input signals for the OR gate 77 are synchronized to the clock extraction circuit 53. The switch driver 45 transforms the PWM signal into a format compatible with the actual power switch 47. The power switch 47 may be coupled to a transducer such as the loudspeaker 48 shown through the low pass filter 49 shown.

이제 도 6 및 7을 참조하여, D급 증폭기(30')의 제2실시예를 설명하겠다. 이 실시예는 전술하고 일 프라임 기호법으로 표시한 바와 같은 비슷한 부품을 포함한다. 이 실시예는 또한 2의 보수 입력을 가리키는 설명이다. D급 증폭기(30')의 이 실시예는 또한 트레일링 에지 변조 및 3의 펄스를 가정한다.6 and 7, a second embodiment of a class D amplifier 30 'will now be described. This embodiment includes similar parts as described above and indicated by one prime notation. This embodiment is also a description that points to two's complement input. This embodiment of a class D amplifier 30 'also assumes trailing edge modulation and three pulses.

N비트 2의 보수 PCM 신호는 사인 및 크기 추출회로(34')에 공급된다. 이 신호는 스위치 구동장치(45')에 공급된다. 이 크기출력은 N-1비트 크기값으로서 분리회로(35')에 의해 L비트 MSB 워드 및 K비트 LSB 워드로 분할 또는 분리된다. K 및 L의 선택은 D급 증폭기(30')의 다양한 부분에서 회로복잡성 사이에서 트레이드오프의 고려에 기초하여 이루어질 수도 있다.The N bit 2's complement PCM signal is supplied to the sine and magnitude extraction circuit 34 '. This signal is supplied to the switch drive 45 '. This magnitude output is divided into N-bit MSB words and K-bit LSB words by an isolation circuit 35 'as an N-1 bit size value. The selection of K and L may be made based on tradeoff considerations between circuit complexity in the various parts of class D amplifier 30 '.

절단된 PCM 크기값(L)은 L비트 PCM/PWM 변환기(37')에 공급된다. 변환기(37')의 카운터는 도 7의 타이밍 다이어그램에서 도시한 바와 같이 LSB 워드를 처리하는데 사용되는 파형발생기로 동기가 맞추어진 클럭으로 구동된다. 도시한 이 실시예에 대해, 트레일링 에지 PWM은 MSB 처리로 펄스가 턴오프된 후 LSB 처리결과가 하나의 클럭에지로 디스에이블되는데 사용된다. 이는 도 7의 블록(80)을 참조하면 이해된다. 모든 MSB 크기 비트가 0이면, LSB 처리회로는 일 클럭주기 동안만 이네이블된다.The truncated PCM size value L is supplied to the L-bit PCM / PWM converter 37 '. The counter of the converter 37 'is driven by a clock synchronized with the waveform generator used to process the LSB word as shown in the timing diagram of FIG. For this illustrated embodiment, the trailing edge PWM is used to disable the LSB processing result to one clock edge after the pulse is turned off by MSB processing. This is understood with reference to block 80 of FIG. If all MSB size bits are zero, the LSB processing circuit is enabled for only one clock period.

N-1비트 PCM 크기의 K LSB 신호는 아날로그 임계회로를 구동하는데 사용되며, 상기 아날로그 임계회로는 차례로 PCM/PWM 변환기(37')에 의해 발생된 펄스의 끝의 직후에 펄스 리솔루션 클럭주기로 PWM 펄스를 턴오프하는데 사용된다. 실제 오프 시간은 LSB PCM 값에 직접 비례한다. 요컨대, 사인비트, MSB 및 LSB 신호처리체인의 결합으로 정확한 N비트 PCM/PWM 변환을 제공하게 된다.A K LSB signal of N-1 bit PCM size is used to drive an analog threshold circuit, which in turn PWMs the pulse resolution clock period immediately after the end of the pulse generated by the PCM / PWM converter 37 '. Used to turn off the pulse. The actual off time is directly proportional to the LSB PCM value. In short, the combination of sine bit, MSB and LSB signal processing chains provides accurate N-bit PCM / PWM conversion.

실예를 들면, 177ns의 부동작시간을 갖는 352.8 KHz의 펄스반복수를 가정하면(펄스반복주기의 1/16), 최대펄스지속시간은 15/16×1/352.8KHz = 2.657㎲이다. 또한, L을 7비트로 선택한다고 가정하면, 펄스 리솔루션 클럭 주파수는 48.16896MHz이고, 클럭주기는 20.76ns이다.For example, assuming a pulse repetition number of 352.8 KHz having a non-operation time of 177 ns (1/16 of the pulse repetition period), the maximum pulse duration is 15/16 x 1 / 352.8 KHz = 2.657 kHz. In addition, assuming that L is selected as 7 bits, the pulse resolution clock frequency is 48.16896 MHz and the clock period is 20.76 ns.

또한, 소망하는 펄스폭을 238.74ns 또는 11.5 클럭주기로 가정하고, 이 펄스가 포지티브라고 가정한다. 입력 2진값은 0000101110000000 이다. 사인비트는 스트립 오프되어 스위치 구동장치(45')에 보내진다. 따라서, 펄스출력이 오프될 때, D급 증폭기의 출력은 0볼트가 될 것이고, 펄스출력이 턴온될 때, 증폭기의 출력은 V 볼트가 될 것이다. 사인 및 크기 추출회로(34')와 분리회로(35')는 0001011을 PCM/PWM 변환기(37')에, 10000000을 LSB 처리회로부의 DAC(43')에 보낸다. DAC(43')의 출력은 출력신호를 매끄럽게 하기 위해 약간의 필터링을 하는 것이 유리할 수도 있다.In addition, assume a desired pulse width of 238.74 ns or 11.5 clock periods, and assume that this pulse is positive. The input binary value is 0000101110000000. The sine bit is stripped off and sent to the switch drive 45 '. Thus, when the pulse output is off, the output of the class D amplifier will be zero volts, and when the pulse output is turned on, the output of the amplifier will be V volts. The sine and magnitude extraction circuit 34 'and separation circuit 35' send 0001011 to the PCM / PWM converter 37 'and 10000000 to the DAC 43' of the LSB processing circuitry. The output of the DAC 43 'may be advantageous to do some filtering to smooth the output signal.

아날로그 신호는 비교기(44')에 공급되고, 도 7에 도시한 바와 같은 선형으로 증가하는 파형에 비교된다. DAC(43')로부터의 입력이 톱니파형(67') 보다 크거나 이와 동일할 때, 출력신호가 생긴다. DAC(43'), 비교기(44'), 및 톱니파발생기(42')의 결합은 시간 기준으로부터 지연된 출력신호를 발생시키는 등가회로로 교체될 수 있으며, 여기서 이 지연은 입력 디지털 값에 선형으로 비례한다.The analog signal is supplied to a comparator 44 'and compared to a linearly increasing waveform as shown in FIG. When the input from the DAC 43 'is greater than or equal to the sawtooth waveform 67', an output signal is produced. The combination of DAC 43 ', comparator 44', and sawtooth generator 42 'can be replaced by an equivalent circuit that generates a delayed output signal from a time reference, where this delay is linearly proportional to the input digital value. do.

도시한 실시예 및 예의 경우, PCM/PWM 변환기(37')는 11 클럭계수 동안 일 펄스를 턴온하고, 11 클럭주기 후 LSB 처리회로출력을 일 클럭에지로 이네이블한다. LSB 처리는 도 7에 도시한 바와 같이 이 방법의 절반 출력을 제1 이네이블 클럭시간으로 발생시키고, 그 출력을 턴오프한다.In the illustrated embodiment and example, the PCM / PWM converter 37 'turns on one pulse for 11 clock coefficients and enables the LSB processing circuit output to one clock edge after 11 clock cycles. The LSB process generates half the output of this method in the first enable clock time as shown in FIG. 7, and turns off the output.

일단 비교기(44')의 출력이 전술한 AND 게이트(81)를 거쳐 이네이블링 신호로 게이트제어되면, OR 게이트(82)에서 PCM/PWM 변환기(37')의 출력과 OR 되고, 소망하는 최종 펄스폭을 형성한다. OR 게이트(82)에 대해 두개의 입력신호가 클럭추출회로로 동기되었다고 가정하자. 이 결과신호는 스위치 구동장치(45')에 공급된다. 일 프라임으로 지시하고 도 6과 관련하여 상세히 기술하지 않은 이들 소자는 도 4와 관련하여 상기에 충분히 기술하였므로, 이들 소자에 대해서는 더 이상의 설명을 않겠다.Once the output of the comparator 44 'is gate controlled with the enabling signal via the AND gate 81 described above, it is ORed with the output of the PCM / PWM converter 37' at the OR gate 82, and the desired final The pulse width is formed. Assume that two input signals for the OR gate 82 are synchronized with the clock extraction circuit. This result signal is supplied to the switch drive 45 '. These devices, designated one prime and not described in detail with reference to FIG. 6, are described above fully in connection with FIG. 4, and therefore, these devices will not be described further.

도 8의 타이밍 다이어그램을 추가로 참조하면, D급 증폭기(30")의 또 다른 실시예를 이제 설명한다. 이 실시예는 리딩 에지 변조를 가리킨다. 이 회로는 도 6에 도시한 것과 비슷한 회로를 이용하여 쉽게 실행될 수도 있다. 그러나, 리딩 에지 변조에 대해, 톱니파발생기는 도 8에 도시된 바와 같은 리딩 에지로부터 감소하는 톱니파(85)를 발생시킨다. 이 실시예에서, LSB 처리회로는 PCM/PWM 변환기(37')가 펄스의 시작을 트리거하기 전에 일 클럭사이클로 이네이블된다. LSB 이네이블 영역은 도 8에 박스(86)로 도시된다. 도 8에서 쉽게 결정될 수 있듯이, LSB 회로는 DAC(43')의 전압출력이 톱니파(85)의 대응부 보다 클 때 화이어(fire)한다.Further referring to the timing diagram of Fig. 8, another embodiment of a class D amplifier 30 " will now be described. This embodiment refers to leading edge modulation. This circuit represents a circuit similar to that shown in Fig. 6. However, for leading edge modulation, the sawtooth generator generates a sawtooth wave 85 that decreases from the leading edge as shown in Figure 8. In this embodiment, the LSB processing circuit is a PCM / PWM The converter 37 'is enabled one clock cycle before triggering the start of the pulse.The LSB enable area is shown by box 86 in Figure 8. As can be readily determined in Figure 8, the LSB circuit is a DAC 43. Fire when the voltage output of ') is greater than the counterpart of the sawtooth wave 85.

본 발명의 방법 양상은 D급 증폭기를 작동시키기 위한 것이다. 이 방법은The method aspect of the invention is for operating a class D amplifier. This way

펄스부호변조(PCM) 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하는 단계; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하는 단계; 및 PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 PWM 신호를 비례적으로 변경하는 단계를 포함한다. 상기 PCM 입력신호는 N-1 비트 PCM 크기신호일 수도 있다. 따라서, 이 방법은 N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하는 단계와, 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.Separating the pulse code modulation (PCM) signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; Converting the L MSB signal to a PWM signal; And proportionally changing the PWM signal based on the K LSB signal to define the PWM output control signal. The PCM input signal may be an N-1 bit PCM magnitude signal. Therefore, the method extracts a sine bit signal and an N-1 bit size signal from the N bit 2 complementary PCM input signal, and operates a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal. It may also be included.

D급 증폭기는 펄스부호변조(PCM) 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하기 위한 분리회로; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하기 위한 PCM/PWM 변환기; 및 PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 상기 PCM/PWM 변환기로부터의 PWM 신호를 비례적으로 변경하기 위한 LSB 프로세서를 포함한다. PCM 입력신호는 N-1 비트 PCM 크기신호일 수도 있다. 상기 증폭기는 N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하기 위한 사인 및 크기 추출회로를 포함한다. 또한, 상기 D급 증폭기는 각각 극성과 온 시간을 제어하기 위해, 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 포함한다. PCM/PWM 변환기는 대칭 PCM/PWM 변환기; 트레일링 에지(trailing edge) PCM/PWM 변환기; 및 리딩 에지(leading edge) PCM/PWM 변환기 중 어느 하나일 수도 있다.A class D amplifier includes a separation circuit for separating a pulse code modulation (PCM) signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; A PCM / PWM converter for converting L MSB signals to PWM signals; And an LSB processor for proportionally changing the PWM signal from the PCM / PWM converter based on the K LSB signal to define a PWM output control signal. The PCM input signal may be an N-1 bit PCM magnitude signal. The amplifier includes a sine and magnitude extraction circuit for extracting a sine bit signal and an N-1 bit size signal from the N bit 2 complementary PCM input signal. In addition, the class D amplifier includes a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal, respectively, to control the polarity and the on time. PCM / PWM converters include symmetric PCM / PWM converters; Trailing edge PCM / PWM converter; And a leading edge PCM / PWM converter.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따라, 줄어든 클럭요구를 갖는 D급 증폭기 및 그 관련방법을 제공받을 수 있다.As described above, according to the present invention, a class-D amplifier having a reduced clock demand and a related method may be provided.

Claims (11)

N비트 2의 보수 펄스부호변조(PCM) 입력신호를 수신하기 위한 입력수단;Input means for receiving an N-bit two's complement pulse code modulation (PCM) input signal; N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하기 위한 사인 및 크기 추출수단;Sine and magnitude extracting means for extracting a sine bit signal and an N-1 bit magnitude signal from the N bit 2's complement PCM input signal; N-1 비트 크기 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하기 위한 분리수단;Separating means for separating the N-1 bit size signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하기 위한 PCM/PWM 변환기;A PCM / PWM converter for converting L MSB signals to PWM signals; PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 상기 PCM/PWM 변환기로부터의 PWM 신호를 비례적으로 변경하기 위한 LSB 처리수단; 및LSB processing means for proportionally changing the PWM signal from the PCM / PWM converter based on the K LSB signal to define a PWM output control signal; And 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기.A class D amplifier comprising a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PCM/PWM 변환기는 대칭 PCM/PWM 변환기이고;The PCM / PWM converter is a symmetric PCM / PWM converter; 상기 LSB 처리수단은 상기 대칭 PCM/PWM 변환기와 협동하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기.Said LSB processing means comprises means for cooperating with said symmetrical PCM / PWM converter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PCM/PWM 변환기는 트레일링 에지(trailing edge) PCM/PWM 변환기이고;The PCM / PWM converter is a trailing edge PCM / PWM converter; 상기 LSB 처리수단은 상기 트레일링 에지 PCM/PWM 변환기와 협동하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기.The LSB processing means comprises means for cooperating with the trailing edge PCM / PWM converter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PCM/PWM 변환기는 리딩 에지(leading edge) PCM/PWM 변환기이고;The PCM / PWM converter is a leading edge PCM / PWM converter; 상기 LSB 처리수단은 상기 리딩 에지 PCM/PWM 변환기와 협동하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기.The LSB processing means comprises means for cooperating with the leading edge PCM / PWM converter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LSB 처리수단은The LSB processing means 톱니파신호를 발생시키기 위한 톱니파발생기;Sawtooth generator for generating sawtooth signal; K LSB 신호와 관련된 신호를 아날로그신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환기(DAC); 및A digital-to-analog converter (DAC) for converting a signal associated with the K LSB signal into an analog signal; And 톱니파신호와 아날로그신호의 비교에 기초하여 임계신호를 발생시키기 위한 비교기를 포함하고,A comparator for generating a threshold signal based on the comparison of the sawtooth signal with the analog signal, 상기 LSB 처리수단은 임계신호와 PWM 신호에 기초하여 PWM 출력제어신호를 발생시키기 위한 논리수단을 추가로 포함하며, 여기서 상기 논리수단은 "OR" 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기.The LSB processing means further includes logic means for generating a PWM output control signal based on the threshold signal and the PWM signal, wherein the logic means comprises an "OR" gate. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 톱니파발생기에 접속된 기준클럭; 및 상기 PCM/PWM 변환기의 변환과 동기시키기 위해 상기 톱니파발생기와 상기 PCM/PWM 변환기 사이에 작동적으로 접속되는 클럭추출수단을 추가로 포함하고,A reference clock connected to the sawtooth generator; And clock extraction means operatively connected between the sawtooth generator and the PCM / PWM converter to synchronize with the conversion of the PCM / PWM converter, 상기 PCM/PWM 변환기는 상기 논리수단에 의한 사용을 위해 제1 이네이블신호를 발생시키는 제1 이네이블 수단을 포함하고, 상기 LSB 처리수단은 2로 K LSB 크기신호를 분할하기 위한 2에 의한 분할수단, 및 상기 2에 의한 분할수단과 상기 DAC 사이에 접속된 2의 보수수단을 포함하고, 상기 2의 보수수단은 캐리 출력(carry output)을 구비하고, 상기 논리수단은 캐리출력에 접속된 제1 인버터를 포함하고, 상기 PCM/PWM 변환기는 상기 2의 보수수단 및 상기 논리수단에 결합되어 제2 이네이블신호를 발생시키는 제2 이네이블 수단을 포함하고, 상기 논리수단은 제2 이네이블신호를 수신하는 제2 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기.The PCM / PWM converter includes first enable means for generating a first enable signal for use by the logic means, and the LSB processing means divides by 2 for dividing the K LSB magnitude signal by two. Means, and two's complement means connected between said dividing means by said two and said DAC, said two's complement means having a carry output, said logic means being connected to a carry output. A first inverter, wherein the PCM / PWM converter comprises second enable means coupled to the second repair means and the logic means to generate a second enable signal, the logic means being a second enable signal; Class D amplifier comprising a second inverter for receiving a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스위치 구동장치는 추출한 사인비트신호에 응하는 제어가능 극성을 구비하고, 상기 스위치 구동장치는 상기 스위치 구동장치에 접속된 적어도 하나 이상의 파워스위치를 가지고 PWM 출력제어신호에 응하는 온(on) 시간을 구비하는 것을 특징으로 하는D급 증폭기.The switch drive device has a controllable polarity corresponding to the extracted sine bit signal, and the switch drive device has an on time corresponding to a PWM output control signal with at least one power switch connected to the switch drive device. Class D amplifier comprising a. 펄스부호변조(PCM) 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하기 위한 분리수단;Separating means for separating the pulse code modulation (PCM) signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하기 위한 PCM/PWM 변환기; 및A PCM / PWM converter for converting L MSB signals to PWM signals; And PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 상기 PCM/PWM 변환기로부터의 PWM 신호를 비례적으로 변경하기 위한 LSB 처리수단을 포함하고,LSB processing means for proportionally changing the PWM signal from the PCM / PWM converter based on the K LSB signal to limit the PWM output control signal, 상기 PCM 입력신호는 N-1 비트 PCM 크기신호이고,The PCM input signal is an N-1 bit PCM magnitude signal, N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하기 위한 사인 및 크기 추출수단과, 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 추가로 포함하며,And sine and magnitude extraction means for extracting a sine bit signal and an N-1 bit magnitude signal from the N bit 2's complement PCM input signal, and a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and PWM output control signal. , 상기 스위치 구동장치는 추출한 사인비트신호에 응하는 제어가능 극성을 구비하고, PWM 출력제어신호에 응하는 온 시간을 구비하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기.And the switch driving device has a controllable polarity corresponding to the extracted sine bit signal and an on time corresponding to the PWM output control signal. N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하기 위한 사인 및 크기 추출수단;Sine and magnitude extracting means for extracting a sine bit signal and an N-1 bit magnitude signal from the N bit 2's complement PCM input signal; N-1 비트 크기 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하기 위한 분리수단;Separating means for separating the N-1 bit size signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하기 위한 PCM/PWM 변환기;A PCM / PWM converter for converting L MSB signals to PWM signals; PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 상기 PCM/PWM 변환기로부터의 PWM 신호를 비례적으로 변경하기 위한 LSB 처리수단,LSB processing means for proportionally changing the PWM signal from the PCM / PWM converter based on the K LSB signal to define a PWM output control signal; 여기서 상기 LSB 처리수단은 톱니파신호를 발생시키기 위한 톱니파발생기; K LSB 크기신호와 관련된 신호를 아날로그신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환기(DAC); 톱니파신호와 아날로그신호의 비교에 기초하여 임계신호를 발생시키기 위한 비교기; 임계신호와 PWM 신호에 기초하여 PWM 출력제어신호를 발생시키기 위한 논리수단; 및 상기 PCM/PWM 변환기의 변환과 동기시키기 위해 상기 톱니파발생기와 PCM/PWM 변환기 사이에 작동적으로 접속되는 클럭추출수단을 포함하고; 및Wherein the LSB processing means includes a sawtooth generator for generating a sawtooth wave signal; A digital-to-analog converter (DAC) for converting a signal associated with a K LSB magnitude signal into an analog signal; A comparator for generating a threshold signal based on the comparison of the sawtooth wave signal with the analog signal; Logic means for generating a PWM output control signal based on the threshold signal and the PWM signal; And clock extraction means operatively connected between the sawtooth generator and the PCM / PWM converter to synchronize with the conversion of the PCM / PWM converter; And 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 포함하며,A switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal, 상기 PCM/PWM 변환기는 대칭 PCM/PWM 변환기이고; 상기 LSB 처리수단은 상기 대칭 PCM/PWM 변환기와 협동하기 위한 수단을 포함하고,The PCM / PWM converter is a symmetric PCM / PWM converter; The LSB processing means comprises means for cooperating with the symmetric PCM / PWM converter, 상기 PCM/PWM 변환기는 트레일링 에지 PCM/PWM 변환기이고; 상기 LSB 처리수단은 상기 트레일링 에지 PCM/PWM 변환기와 협동하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기.The PCM / PWM converter is a trailing edge PCM / PWM converter; The LSB processing means comprises means for cooperating with the trailing edge PCM / PWM converter. 펄스부호변조(PCM) 신호를 K 최하위비트(LSB) 신호와 L 최상위비트(MSB) 신호로 분리하는 단계; L MSB 신호를 PWM 신호로 변환하는 단계; 및 PWM 출력제어신호를 한정하기 위해 K LSB 신호에 기초하여 PWM 신호를 비례적으로 변경하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 PCM 입력신호는 N-1 비트 PCM 크기신호이고;Separating the pulse code modulation (PCM) signal into a K least significant bit (LSB) signal and an L most significant bit (MSB) signal; Converting the L MSB signal to a PWM signal; And proportionally changing the PWM signal based on the K LSB signal to define the PWM output control signal, wherein the PCM input signal is an N-1 bit PCM magnitude signal; N비트 2의 보수 PCM 입력신호로부터 사인비트신호 및 N-1 비트 크기 신호를 추출하는 단계; 및 추출한 사인비트신호 및 PWM 출력제어신호에 응하는 스위치 구동장치를 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기를 작동시키기 위한 방법.Extracting a sine bit signal and an N-1 bit size signal from the N bit 2's complement PCM input signal; And operating a switch driving device corresponding to the extracted sine bit signal and the PWM output control signal. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 변환기 단계는 L MSB 신호를 PWM 신호로 대칭적으로 변환하는 것을 포함하며, 여기서 상기 변환기 단계는 트레일링 에지 변환을 이용한 변환과 리딩 에지 변환을 이용한 변환을 포함하는 것을 특징으로 하는 D급 증폭기를 작동시키기 위한 방법.The converting step includes symmetrically converting the L MSB signal into a PWM signal, wherein the converting step includes a class D amplifier including a transform using a trailing edge transform and a transform using a leading edge transform. How to get it working.
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